尖端显微镜技术揭示了疟疾入侵的秘密

最先进的视频显微镜使WEHI的研究人员能够看到疟疾寄生虫如何侵入红细胞的分子细节——这是疾病的关键步骤。

研究人员使用了澳大利亚第一台定制的格子光片显微镜来捕捉单个寄生虫入侵红细胞的高分辨率视频，并可视化整个过程中发生的分子和细胞变化。这项研究提供了关于疟疾寄生虫生物学的重要新信息，这些信息可能应用于急需的新型抗疟疾药物的开发。

这项研究由Cindy Evelyn女士、Niall Geoghegan博士、Lachlan Whitehead博士、Alan Cowman教授和Kelly Rogers博士领导，发表在今天的《自然通讯》杂志上。

关注一种致命的寄生虫

疟疾是一种由蚊子传播的疾病，每年在全球造成约40万人死亡。WEHI动态成像中心主任罗杰斯博士说，疟疾的许多严重症状都是由于疟原虫在感染者红细胞中的侵入和生长造成的。

她说:“更详细地了解寄生虫如何入侵红细胞，可能会揭示阻止寄生虫生命周期这一阶段的新方法，可能会导致急需的新疗法。”

“我们使用显微镜，特别是最先进的方法，晶格光片显微镜(LLSM)，来跟踪疟疾寄生虫入侵红细胞时发生的复杂的细胞和分子变化。我们首次捕捉到了这种寄生虫的高分辨率、实时和动态视图。”

伊芙琳女士作为一名荣誉学生开始了这项研究，她说这项研究揭示了寄生虫入侵的许多以前未被认识到的方面。

“我们录制的视频显示了寄生虫降落在红细胞上时的‘推拉’相互作用，然后进入一个封闭的腔室(称为液泡)，在那里生长和繁殖。液泡是来自寄生物还是宿主细胞，一直以来都存在争议。我们的研究解决了这个问题，揭示了它是由红细胞的膜产生的，”她说。

大多数抗疟疾疗法和疫苗针对的是疟疾与红细胞的初始结合。

“通过更详细地可视化这些过程，我们的研究可能在几个方面有助于开发新的抗疟疾疗法。例如，现在我们知道寄生虫液泡依赖于红血膜的成分，有可能用药物靶向这些成分来破坏寄生虫的生命周期。这种以宿主为导向的方法可能是绕过疟疾寄生虫快速产生耐药性倾向的一种方法，”罗杰斯博士说。

“LLSM也可能应用于观察被潜在新药阻断的寄生虫入侵的特定步骤——这是我们现在非常感兴趣的领域。”

细胞的新视角

LLSM是一种先进的成像技术，使研究人员能够以前所未有的细节和实时可视化细胞和器官。盖根博士说，LLSM改变了研究细胞的方式。

他说:“在过去，选择显微镜进行实验必须在捕捉低分辨率视频和捕捉高清晰度静态图像之间做出妥协，前者揭示了形状变化或运动等动态过程，后者提供了关于细胞和分子如何运作的更多细节。”

“LLSM使我们能够获得细胞的高分辨率视频，这已经成为许多生物研究领域的游戏规则改变者。我们在WEHI定制了一个LLSM -这是澳大利亚这项技术的第一个版本。这种突破性的显微镜技术使我们能够在多个研究领域取得进展，包括这项疟疾研究。为了实现这一目标，我们召集了一个拥有物理学、工程学和生物学专业知识的多学科团队，目前这项研究的结果证明了我们的方法是正确的。”

参考
Geoghegan ND, Evelyn C, Whitehead LW，等。疟原虫入侵的4D分析为红细胞膜重塑和寄生性液泡形成提供了见解。Nat Commun．2021; 12(1): 3620。doi:10.1038 / s41467 - 021 - 23626 - 7

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